CN211527320U - 一种车用激光图形测障装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车用激光图形测障装置，包括：激光栅格发射装置、激光栅格接收装置和处理主板，其中，所述激光栅格发射装置包括壳体和依次设置于壳体内的激光发射器、网格光栅片及透镜组件，所述激光栅格接收装置包括小型快速摄像头和设置于小型快速摄像头前方的载带滤光片，用于采集激光栅格发射装置发射到路面的激光栅格并传输至处理主板，所述处理主板用于对采集到的激光栅格图片进行处理并对激光栅格的矩形变形量演算，以得到障碍物体的大小，高度，宽度和距离信息。该车用激光图形测障装置成本低、可靠性高、准确度高，效果好、作用距离远、作用范围大，可识别物体的大小，高度，距离等信息，具有广泛的社会效益和经济效益。

Description

一种车用激光图形测障装置

技术领域

本实用新型涉及汽车辅助驾驶、自动驾驶领域，特别提供了一种车用激光图形测障装置。

背景技术

长期以来，如何提高机动车行驶安全的问题一直是我国乃至世界都高度重视并积极解决的问题。仅2019年全国因车祸造成的人员死亡就达到了20万左右，其中大部分车祸发生原因为驾驶人员注意力不够集中，疲劳驾驶，或车辆前方遇到突发障碍处理不及时造成的。车辆高速行驶时，路面出现任何障碍物体都是十分危险的，如果能够在车辆高速行进中自动检测前方路面出现的石头，动物，车辆过近等情况，并及时警告驾驶人员以注意避让，这将大大提高车辆的运行安全性。

为此，汽车行业积极研究辅助驾驶系统和自动驾驶系统。然而，由于受成本和科学技术的瓶颈限制，目前汽车辅助设备还是普遍的加装倒车雷达和倒车影像，但是，倒车、前车雷达和汽车辅助影像对于高速行驶的机动车的避障效果不大，原因在于：超声波测距雷达普遍距离过近，且雷达的响应时间和处理速度慢，无法实现车辆行进中前方物体的及时判定，另外，由于超声波属于点状探测，存在盲区，无法判定所有前方快速逼近的物体；高速路况下普通的摄像头无法快速反应前方逼近的物体，即使采用高速摄像头，复杂的图像处理过程依然无法实现实时的响应和报警，另外，图像处理需要搭载高性能处理计算机，同时，需要计算机携带足够广泛的路面危险物品的图形样本，这本身也存在很高的难度，如果采用AI算法智能识别，以目前的科技水平来说，依然解决不了不依靠样本来实现识别的物体的难题，并且整个系统的成本极高且可靠性较低。

因此，如何在车辆高速运行过程中实时监控前方物体的迫近情况，以降低车祸发生率，推进自动驾驶技术进程，成为人们亟待解决的问题。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种车用激光图形测障装置，以解决现有监控技术无法在车辆高速行驶过程中快速有效地监控车辆前方或前方路面快速迫近物体的问题。

本实用新型提供的技术方案是：一种车用激光图形测障装置，包括：激光栅格发射装置、激光栅格接收装置和处理主板，其中，所述激光栅格发射装置包括壳体和依次设置于壳体内的激光发射器、网格光栅片及透镜组件，所述激光发射器通过网格光栅片、透镜组件向车辆前方路面发射激光栅格，以探测路况信息，所述激光栅格接收装置包括小型快速摄像头和设置于小型快速摄像头前方的载带滤光片，所述小型快速摄像头用于经载带滤光片对激光栅格发射装置发射到路面的激光栅格拍照并传输至处理主板，所述处理主板用于对采集到的激光栅格图片进行处理并对激光栅格的矩形变形量演算，以得到障碍物体的大小，高度，宽度和距离信息。

优选，所述处理主板包括网格处理单元和激光调制单元，所述网格处理单元用于对接收到的栅格图片进行处理并得到障碍物信息，激光调制单元用于调整输出激光的参数。

进一步优选，所述处理主板上还包括速度信息输入接口、报警信息输出接口和危险判定单元，所述网格处理单元、速度信息输入接口和报警信息输出接口均与危险判定单元连接，所述危险判定单元用于根据速度信息输入接口接收到的车辆速度信息和网格处理单元得到的障碍物信息判定危险情况，并通过报警信息输出接口向外界发出报警信息。

进一步优选，所述激光发射器为穿透力强的氦氖红色激光发射器。

进一步优选，所述载带滤光片固定于滤光片支架上。

进一步优选，所述激光栅格发射装置、激光栅格接收装置和处理主板为一体式结构。

本实用新型提供的车用激光图形测障装置通过激光栅格发射装置定频向车辆前方路面发射激光栅格，激光栅格接收装置按频接收投到路面的激光栅格图形，提高了抗光干扰性，并将所述激光栅格图形传送到处理主板，之后，处理主板按照预设的算法即可根据栅格的矩形变形量进行演算，进而得到障碍物的大小，高度，宽度和距离信息等。

本实用新型提供的车用激光图形测障装置发射和接收的均为激光栅格信号，相比现有技术中实时采集图像信号，在车辆高速行驶过程中，不需处理图像的运动拖尾和颜色判别问题，不需对图形进行识别，不需要大数据、海量物体样本数据及算力支持，极大的降低了处理主板性能要求和演算速度，成本低、可靠性高、准确度高，效果好，可快速完成障碍物体的检测，高性能单片处理器即可进行运算，相比超声波雷达作用距离远，作用范围大，可识别物体的大小，高度，距离等信息，结合车速，还可以给驾驶人员提供警示服务。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

图1为本实用新型提供的车用激光图形测障装置的结构示意图；

图2为激光栅格发射装置的结构示意图；

图3为激光栅格接收装置的结构示意图；

图4为处理主板的结构示意图；

图5(a)为正常路面形成的激光栅格的示意图；

图5(b)为有障碍物的路面形成的激光栅格的示意图。

具体实施方式

下面将结合具体的实施方案对本实用新型进行进一步的解释，但并不局限本实用新型。

如图1至图4所示，本实用新型提供了一种车用激光图形测障装置，包括：激光栅格发射装置1、激光栅格接收装置2和处理主板3，其中，所述激光栅格发射装置1包括壳体11和依次设置于壳体11内的激光发射器12、网格光栅片13及透镜组件14，所述激光发射器12通过网格光栅片13、透镜组件14向车辆前方路面发射激光栅格，以探测路况信息，所述激光栅格接收装置2包括小型快速摄像头21和设置于小型快速摄像头21前方的载带滤光片22，所述小型快速摄像头21用于经载带滤光片22对激光栅格发射装置1发射到路面的激光栅格4拍照并传输至处理主板3，所述处理主板3用于对采集到的激光栅格图片进行处理并对激光栅格的矩形变形量演算，以得到障碍物体的大小，高度，宽度和距离信息。

该车用激光图形测障装置通过激光栅格发射装置定频向车辆前方路面发射激光栅格，激光栅格接收装置按频接收投到路面的激光栅格图形，提高了抗光干扰性，并将所述激光栅格图形传送到处理主板，之后，处理主板按照预设的算法即可根据栅格的矩形变形量进行演算，进而得到障碍物的大小，高度，宽度和距离信息等，其中，根据栅格的矩形变形量进行演算得到障碍物信息可通过现有技术实现，在此不再赘述。

该车用激光图形测障装置使用前预先安装在车辆前方，激光栅格接收装置与激光栅格发射装置位置固定，焦距固定，较传统摄像头图像路况更适合高速路况下使用，且无需驾驶人员分心留意摄像屏幕，车辆行进过程中，激光栅格发射装置向车辆前方路面发射激光栅格，所述激光栅格在正常路面将形成规则的矩形激光栅格(如图5(a)所示)，当行驶路面存在物体障碍时，所述激光栅格因障碍物发生形变，产生形变激光栅格(如图5(b)所示)，其中，形变激光栅格的几何变形与障碍物体的几何形状存在对应关系，因此，根据形变的激光栅格，并利用预设算法可计算障碍物的信息，激光栅格接收装置实时对焦在路面的激光栅格上，激光栅格图像经过载带滤光片，过滤掉其他光谱的信息，进入小型快速摄像头进行拍照，并传输图片信息到处理主板，处理主板对图片信息进行处理、对矩形变形量演算，模拟出障碍物体的大小，高度，宽度和距离，其中，激光栅格接收装置通过载带滤光片能够有效的滤除激光波长以外的光源，提高激光栅格接收装置的接收效果，降低环境光源对激光的影响。

其中，如图4所示，所述处理主板3包括网格处理单元31和激光调制单元32，所述网格处理单元31用于对接收到的栅格图片进行处理并得到障碍物信息，激光调制单元32用于调整输出激光的参数，如果发射周期、发射频率等，其中，固定频率投射可以减少外界光的干扰、延长激光发射器的使用寿命。

为了实现预警，作为技术方案的改进，所述处理主板3上还包括速度信息输入接口、报警信息输出接口和危险判定单元，所述网格处理单元31、速度信息输入接口和报警信息输出接口均与危险判定单元连接，所述危险判定单元用于根据速度信息输入接口接收到的车辆速度信息和网格处理单元31得到的障碍物信息判定危险情况，并通过报警信息输出接口向外界发出报警信息，以提示驾驶人员注意。

作为技术方案的改进，所述激光发射器12为穿透力强的氦氖红色激光发射器，波长为633NM左右。

作为技术方案的改进，所述载带滤光片22固定于滤光片支架23上。

作为技术方案的改进，所述激光栅格发射装置1、激光栅格接收装置2和处理主板3为一体式结构，相对位置始终一致，焦距固定，更便于激光栅格接收装置清晰获得栅格图形。

本实用新型的具体实施方式是按照递进的方式进行撰写的，着重强调各个实施方案的不同之处，其相似部分可以相互参见。

上面结合附图对本实用新型的实施方式做了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.车用激光图形测障装置，其特征在于，包括：激光栅格发射装置(1)、激光栅格接收装置(2)和处理主板(3)，其中，所述激光栅格发射装置(1)包括壳体(11)和依次设置于壳体(11)内的激光发射器(12)、网格光栅片(13)及透镜组件(14)，所述激光发射器(12)通过网格光栅片(13)、透镜组件(14)向车辆前方路面发射激光栅格，以探测路况信息，所述激光栅格接收装置(2)包括小型快速摄像头(21)和设置于小型快速摄像头(21)前方的载带滤光片(22)，所述小型快速摄像头(21)用于经载带滤光片(22)对激光栅格发射装置(1)发射到路面的激光栅格拍照并传输至处理主板(3)，所述处理主板(3)用于对采集到的激光栅格图片进行处理并对激光栅格的矩形变形量演算，以得到障碍物体的大小，高度，宽度和距离信息。

2.按照权利要求1所述的车用激光图形测障装置，其特征在于：所述处理主板(3)包括网格处理单元(31)和激光调制单元(32)，所述网格处理单元(31)用于对接收到的栅格图片进行处理并得到障碍物信息，激光调制单元(32)用于调整输出激光的参数。

3.按照权利要求2所述的车用激光图形测障装置，其特征在于：所述处理主板(3)上还包括速度信息输入接口、报警信息输出接口和危险判定单元，所述网格处理单元(31)、速度信息输入接口和报警信息输出接口均与危险判定单元连接，所述危险判定单元用于根据速度信息输入接口接收到的车辆速度信息和网格处理单元(31)得到的障碍物信息判定危险情况，并通过报警信息输出接口向外界发出报警信息。

4.按照权利要求1所述的车用激光图形测障装置，其特征在于：所述激光发射器(12)为穿透力强的氦氖红色激光发射器。

5.按照权利要求1所述的车用激光图形测障装置，其特征在于：所述载带滤光片(22)固定于滤光片支架(23)上。

6.按照权利要求1至5中任一项所述的车用激光图形测障装置，其特征在于：所述激光栅格发射装置(1)、激光栅格接收装置(2)和处理主板(3)为一体式结构。

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